Практическое пособие к лабораторным занятиям по курсу ''Гидравлика, гидропривод и гидропневмоавтоматика'', страница 5

Расход воды Q = ________ см³/с

Контрольные вопросы.

1.  Что такое удельная энергия потока и как она выражается аналитически?

2.  Что такое гидравлические потери?

3.  Какая часть удельной энергии затрачивается на преодоление сопротивлений?

4.  Что такое статический напор?

5.  Что называется напорной линией и пьезометрической линией?

6.  Что учитывает коэффициент Кориолиса?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ГИДРАВЛИЧЕСКОГО ТРЕНИЯ.

Цель работы.

Определить опытным путем коэффициент гидравлического трения в трубопроводе при различных скоростях движения воды. Построить график зависимости коэффициента гидравлического трения от числа Рейнольдса.

Общие сведения.

При движении реальной жидкости в ней возникают силы внутреннего трения, оказывающие сопротивление движению.

Гидравлические сопротивления разделяются на сопротивления по длине потока и местные сопротивления.

Потери напора по длине в круглом трубопроводе при равномерном движении жидкости определяются по формуле Дарси:

,                                              (1)

где – потери по длине (м);

– длина трубопровода;

– внутренний диаметр трубопровода;

– средняя скорость течения жидкости в трубопроводе;

– коэффициент гидравлического трения (коэффициент Дарси).

Величина коэффициента гидравлического трения l в общем случае является функцией числа Рейнольдса (Re) и относительной шероховатости (D/d), т. е. l = f (Re, D/d), где ; D – абсолютная шероховатость зависящая от материала стенки трубопровода и характера ее обработки.

При ламинарном режиме движения жидкости, т . е. при Re < 2320, коэффициент гидравлического трения l зависит только от числа Рейнольдса и не зависит от относительной шероховатости:

.                                                   (2)

При турбулентном режиме движения, т. е. при Re > 2320, возможны следующие основные области сопротивления:

а) Область гидравлически гладких труб:

.                                 (3)

Здесь выступы шероховатости D меньше толщины ламинарного подслоя d_л , имеющего место у стенок трубы, и коэффициент l зависит только от относительной шероховатости.

В этой области коэффициент l может быть определен по формуле Конакова:

,                                       (4)

либо по формуле Блазиуса (при 4 000 < Re < 10 000):

.                                                     (5)

б) Область доквадратичного сопротивления:

.                                    (6)

В этой области коэффициент l зависит как от числа Рейнольдса, так и от величины шероховатости:

l = f ( Re, D/d ).

Здесь выступы шероховатости D соизмеримы с толщиной ламинарного подслоя d_л и начинают оказывать влияние на коэффициент гидравлического трения l. В этой области коэффициент l может быть определен по формуле Альтшуля:

.                                      (7)

в) Область квадратичного сопротивления:.

Здесь ламинарный подслой почти полностью разрушается, обнажая выступы шероховатости. В этой области коэффициент сопротивления l является функцией только относительной шероховатости  и не зависит от числа Re. Для определения коэффициента l в зоне квадратичного сопротивления можно воспользоваться формулой Никурадзе:

.                                            (8)

Число Рейнольдса, соответствующее началу квадратичного сопротивления, можно определить по формуле:

.                                                   (9)

Описание опытной установки и способов измерений опытных величин

Работа выполняется на стенде, схема которого приведена в описании лабораторной работы №2.

Для определения коэффициента гидравлического трения трубопровод имеет прямолинейный участок диаметром 26 мм. Полезная длина участка (между точками подключения пьезометров 13 и 14) составляет 272 см.

Порядок выполнения работы.